减水剂作用机理定义及分类：减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素
磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散https://baike.baidu.com/item/%E4%
BD%9C%E7%94%A8/33062作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水
泥。根据减水剂https://baike.baidu.com/item/%E5%87%8F%E6%B0%B4减水及增强能力，分为h
ttps://baike.baidu.com/item/%E6%99%AE%E9%80%9A%E5%87%8F%E6%B0%B4%
E5%89%82普通减水剂（又称https://baike.baidu.com/item/%E5%A1%91%E5%8C%96%E
5%89%82塑化剂，减水率不小于8%，以木质素磺酸盐类为代表）、https://baike.baidu.com/item/%E9
%AB%98%E6%95%88%E5%87%8F%E6%B0%B4%E5%89%82高效减水剂（又称https://baike.b
aidu.com/item/%E8%B6%85%E5%A1%91%E5%8C%96%E5%89%82超塑化剂，减水率不小于14%，
包括萘系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系等）和高性能减水剂（减水率不小于25%，以聚羧酸系减水剂为代表），并又分别分为早强型、标准
型和缓凝型。按组成材料分为：（1）木质素磺酸盐类；（2）多环芳香族盐类；（3）水溶性树脂磺酸盐类。按化学成分组成通常分为：木质素磺
酸盐类减水剂类，萘系高效减水剂类，三聚氰胺系高效减水剂类，氨基磺酸盐系高效减水剂类，脂肪酸系高减水剂类，聚羧酸盐系高效减水剂类。作
用机理：减水剂分散减水机理主要包括以下几个方面:水化膜润滑作用：聚羧酸减水剂由于分子结构中存在-COOH、-OH-、SO3H等,具
有亲水性,由于极性基的亲水作用,可使水泥颗粒表面形成一层具有一定机械强度的溶剂化水膜。水化膜的形成可破坏水泥颗粒的絮凝结构,释放包
裹于其中的拌合水,使水泥颗粒充分分散,并提高了水泥颗粒表面的润湿性,同时对水泥颗粒及骨料颗粒的相对运动具有润滑作用,所以在宏观上表
现为新拌混凝土流动性增大,和易性好。高效减水剂的分子结构中有大分子的主链,又有亲油性,减水剂吸附在水泥颗粒表面,能够降低水泥颗粒固
液界面能,降低水泥-水分散体系的总能量,从而提高分散体系的热力学稳定性,这样有利于水泥颗粒的分散。静电斥力作用:水泥颗粒的稳定性主
要由静电斥力和范德华引力的平衡来决定,其斥力位能、引力位能及总位能随粒子间距不同而发生变化。减水剂加入到新拌混凝土中,其中的负离子
-SO3-、COO-就会在水泥粒子的正电荷的作用下定向吸附在水泥颗粒表面,形成扩散双电层的离子分布,使得水泥颗粒表面带上电性相同的
电荷,产生静电斥力,使水泥颗粒絮凝结构解体,颗粒相互分散,释放出包裹于絮团中的自由水,从而有效地增大拌合物的流动性。空间位阻作用:
聚合物胶体化学的空间位阻理论,为大分子吸附层所覆盖的球形粒子相互靠近时,体系的位能主要由混合位阻效应的范德华作用决定,新型高效减水
剂通过提高水泥颗粒表面吸附层的厚度而赋予水泥浆良好的分散性能。一般认为所有的离子聚合物都会引起静电斥力和空间位阻斥力两种作用力,它
们的大小取决于溶液中离子的浓度,以及聚合物的分子结构和摩尔质量。聚合物主链分子的疏水性和侧链的亲水性以及侧基-(OCH2CH2)-
的存在,提供了立体稳定作用,在水泥颗粒表面形成有一定厚度的聚合物分子吸附层。聚合物分子吸附层之间相互交叉,在聚合物链之间产生物理的
空间位阻,这种由于聚合物吸附层靠近重叠而产生的阻力阻止水泥颗粒接近的机械分离作用力,称之为空间位阻斥力。一般认为所有的离子聚合物都
会引起静电斥力和空间位阻斥力两种作用力,它们的大小取决于溶液中离子的浓度,以及聚合物的分子结构和摩尔质量。聚羧酸类减水剂吸附在水泥
颗粒表面,虽然使水泥颗粒的ξ负电位降低较小,静电斥力较小,但是由于其主链与水泥颗粒表面相连,支链则延伸进入液相形成较厚的聚合物分子
吸附层,从而具有较大的空间位阻斥力,所以在掺量较小的情况下便对水泥颗粒具有显著的分散作用。引气隔离“滚珠”作用:聚羧酸系减水剂由于
能降低液气界面张力,具有一定的引气作用。减水剂加入混凝土拌合物中,不但能吸附在固液界面上,使混凝土拌合物中易于形成许多微小气泡。减
水剂分子定向排列在气泡的液气截面上,使气泡表面形成一层水化膜,同时带上与水泥颗粒相同的电荷。气泡与气泡之间,气泡与水泥颗粒之间均产
生静电斥力,对水泥颗粒产生隔离作用,从而阻止水泥颗粒之间凝聚。而且气泡的滚珠和浮托作用,也有助于新拌混凝土中水泥颗粒、骨料颗粒之间
的相对滑动。因此,减水剂所具有的引气隔离滚珠作用可以改善混凝土拌合物的和易性。空位稳定理论:空位稳定理论是与立体效应理论考虑胶粒吸
附高聚物的情况相反,它认为,若胶粒对高聚物是负吸附,即胶粒表面层内的高聚物浓度低于体相中的浓度,导致胶粒表面生成空位层。空位层导致胶体稳定,换言之,这种稳定作用是靠体相溶液中自由高聚物分子达到的。而高聚物的分子量、胶粒的大小以及溶剂等都是影响空位稳定的因素。 |
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